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隧道建设（中英文） ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (7): 1446-1459.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.07.006
费文斌1, 2， 黎豪轩1, 2， 李鹏3， 许卫3， 周奥辉1, 2, *
FEI Wenbin1, 2, LI Haoxuan1, 2, LI Peng3, XU Wei3, ZHOU Aohui1, 2, *
摘要： 压缩空气储能人工硐室中焊接钢衬密封层在长期循环荷载作用下的疲劳性能会直接影响结构安全与使用寿命。为探明Q345R焊接钢衬在循环荷载作用下的疲劳性能及其主要影响因素，研究应力幅值、焊接工艺和钢衬厚度对焊接钢衬疲劳性能的影响，并揭示其宏-微观断裂机理，获取不同防腐涂层在循环荷载下的抗裂性能，采用不同厚度（18、22、25 mm）的Q345R钢板，制备不同焊接方式下（气保焊或埋弧焊、双面焊或单面焊）的焊接钢板试样，并选取部分试样涂装不同的防腐涂层（冷喷锌、石墨烯锌、环氧涂层），开展无损检测（磁粉检测、X射线检测）、疲劳测试（207~345、207~470、207~530 MPa）和微观观测（涂层显微观测、断口SEM分析）试验。研究结果表明： 1) 在相同Q345R钢板厚度下焊接钢衬的应变与应力幅值呈显著正相关，而焊接方式及焊接面数对应变的影响不显著； 2) 在单轴拉伸试验中，焊接试样的断裂发生于母材区域，而在疲劳加载下，裂纹萌生于焊缝与母材的交界处，最终断裂位于母材范围内； 3) 在疲劳荷载下，防腐涂层的抗裂性能排序为石墨烯锌涂层＞环氧涂层＞冷喷锌涂层； 4) 在3个应力区间内，所有疲劳断裂试样的轴向应变均为11%～13%，可初步视为该类焊接试样疲劳破坏的临界应变； 5）在压缩空气储能工程中，利用钢板塑性性能降低钢衬厚度以节约成本具有潜力，但相关理论与准则仍需通过更全面的室内与原位试验加以完善。
